Dokumen tersebut membahas tentang konsep bentuk gelombang arus bolak-balik (AC) yang meliputi pengertian, bentuk gelombang, pembangkitan, periode, frekuensi, serta harga rata-rata dan harga efektif. Arus bolak-balik memiliki besar dan arah yang berubah secara berkala sehingga berbentuk gelombang, dan bentuk gelombang sinus adalah yang paling umum digunakan.

1. KONSEP BENTUK GELOMBANG AC (ARUS BOLAK-
BALIK)
1.Pengertian Arus Bolak-Balik
Seperti diketahui bahwa dalam teknik listrik dikenal ada dua jenis arus listrik,
yaitu arus searah (Direct Current) yang disingkat dengan DC dan arus bolak-
balik (alternating Current) yang disingkat dengan AC. Secara sederhana arus
bolak-balik dapat didefinisikan sebagai berikut :
Arus bolak-balik adalah arus listrik yang arah serta besarnya
berubah secara berkala seiring dengan perubahan waktu.
2.Bentuk Gelombang Arus Bolak-Balik
Bertolak dari pengertian arus bolak-balik di atas, kiranya dapat dipahami
bahwa, karena besar dan arahnya berubah setiap saat, maka arus bolak-
balik tidak akan berbentuk garis lurus, tetapi berbentuk gelombang.
Bentuk gelombang arus bolak-balik yang lazim dikenal ada tiga jenis, yaitu
:
a. Bentuk Gelombang Sinusioda
b. Bentuk Gelombang Kotak
c. Bentuk Gelombang Segitiga
Penggunaan bentuk gelombang kedua dan ketiga banyak ditemukan pada
teknik elektronika. Sedangkan dalam teknik listrik arus kuat yang paling sering
digunakan adalah bentuk yang pertama yaitu gelombang sinusioda.

2. 3.Pembangkitan Arus Bolak-Balik Bentuk Sinosioda
Sebelum membahas prinsip pembangkitan arus bolak-balik bentuk sinusioda,
kiranya penting dipahami terlebih dahulu pengertian tentang radian dan
kecepatan sudut.
a.Radian
Radian disingkat rad adalah satuan untuk sudut bidang datar dalam SI
sistem.
Satu radian adalah : Sudut diantara dua jari-jari lingkaran, dimana panjang
busur di depan sudut tersebut sama dengan panjang jari-jari (perhatikan
gambar 2-4).
Karena keliling lingkaran adalah 2πr, maka besar sudut sebuah lingkaran
sama dengan 2π radian. Sehingga hubungan antara derajat (0) dengan radian
(rad) adalah sebagai berikut :
( )
( ) 0
0
0
3,57
2
360
2360
==∴
=
π
π
rad
rad

3. b.Kecepatan Sudut
Dalam gerak melingkar dikenal dua jenis kecepatan yaitu kecepatan linier dan
kecepatan sudut atau disebut juga kecepatan angular. Kecepatan linier secara
sederhana dapat dikatakan sebagai jarak yang ditempuh per satuan waktu. Untuk
gerak melingkar secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
ikm
t
r
V det
2π
=
Sedangkan kecepatan sudut atau kecepatan angular adalah sudut yang
ditempuh oleh sebuah titik yang bergerak di tepi lingkaran per satuan waktu.
Jika sebuah titik bergerak mengelilingi sebuah lingkaran dalam waktu t detik,
dimana satu lingkaran sama dengan 2π radian, maka kecepatan sudut titik
tersebut adalah :
ikrad
t
det
2π
ω =

4. SEKARANG JIKA TITIK P PADA GAMBAR 2-5 BERGERAK DARI TITIK P
DALAM WAKTU T DETIK DENGAN KECEPATAN ω, MAKA BESAR SUDUT
YANG DITEMPUH (α) ADALAH :
0
3602 ==
=
rad
radiant
π
ϖα
a.Prinsip Pembangkitan Tegangan Bolak-Balik Bentuk Sinusioda
Prinsip terbangkitnya gaya gerak listrik (GGL) adalah merupakan peristiwa
induksi. Dimana apabila sebuah batang penghantar digerak-gerakkan
dalam medan magnet sehingga memotong garis-garis gaya magnet, maka
pada penghantar tersebut akan terbangkit ggl induksi. Besarnya ggl yang
terbangkit seperti yang ditemukan oleh Tuan Faraday, ditentukan oleh
cepatnya perubahan, fluxi magnet yang dilingkupi oleh penghantar
tersebut.

5. Seperti yang diperlihatkan pada gambar 1-6 (a) kumparan dengan
panjang 1 (m), lebar 2r (m) yang memotong garis-garis gaya magnet
kerapatan fluksi B (T), selanjutnya kumparan tersebut digerakkan
(diputarkan) dengan kecepatan sudut ω (rad/s) maka pada kumparan
tersebut pada setiap setengah putaran terjadi perubahan besar dan arah
ggl. Sehingga terbangkit ggl induksi.
Sekarang perhatikan gambar 2-6 (b) bagaimana terbangkitnya ggl
induksi e (V). Karena kecepatan sudut w maka sudut θ rad terhadap
sumbu X-X1 adalah
θ = ω t (rad)
dimana jari-jari kumparan α (m), maka kecepatan sudut v (m/s) adalah :
v = ω r (m/s)
Kecepatan sudut v1 (m/s)yang memotong langsung garis-garis gaya
magnet adalah :
v1 = v sin ω t (m/s)
Sehingga ggl induksi ea, eb (v) yang dibangkitkan adalah :

6. EA = EB = B V1 = B V SIN ω T (V)
GGL E ANTARA SIAKT-SIKAT YANG DIPERLIHATKAN PADA GAMBAR
1-6 ADALAH :
E = EA + EB = 2B V SIN ω T (V)
DIMANA NILAI MAKSIMUM GGL EM = 2B V (V), SEHINGGA :
E = EM SIN ω T (V)
Berdasarkan uraian diatas dapat dimengerti bahwa, jika kumparan pada gambar
2-6 diputar sejauh 2π radian, maka teganagn yang terbangkit akan berbentuk
gelombang sinus seperti yang ditunjukan pada gambar 2-7.

7. π/2 RAD DAN 3π/2 RAD. KARENA PADA SAAT INI HARGA SINUS SAMA
DENGAN SATU. HARGA MAXIMUM DISEBUT JUGA HARGA PUNCAK
(PEAKVALUE) ATAU AMPLITUDO. SEDANGKAN HARGA DARI
MAKSIMUM POSITIF KE MAKSIMUM NEGATIF DISEBUT HARGA
PUNCAK KE PUNCAK (PEAK TO PEAK).
4.Perioda dan Frekuensi
Perioda arus bolak-balik didefinisikan sebagai berikut : “Perioda adalah
waktu yang dibutuhkan oleh satu gelombang penuh untuk merambat
(perhatikan gambar 2-8).

8. SEPERTI YANG DIPERLIHATKAN PADA GAMBAR 2-8 ARUS BOLAK-
BALIK BENTUK GELOMBANGNYA BERUBAH-UBAH SECARA
PRIODIK, PERUBAHAN DARI 1 SAMPAI 5 ATAU DARI 2 SAMPAI 6
DISEBUT 1 CYCLE, PERUBAHAN INI BILA DIHUBUNGKAN DENGAN
WAKTU T (S) DISEBUT PERIODE. SEDANGKAN FREKUENSI
DIDEFINISIKAN SEBAGAI BERIKUT :
Frekuensi adalah banyaknya gelombang penuh yang
terbangkit dalam satu detik.
Drai dua definisi di atas dapat dimengerti bahwa, jika suatu gelombang arus
bolak-balik mempunyai periode sebesar T detik maka banyaknya gelombang
penuh yang terbangkit setiap detiknya adalah :
T
f
1
=
dimana : f = frekwensi dalam cycle/detik atau Hertz (Hz)
T = periode dalam detik
Karena sudut yang ditempuh oleh suatu gelombang penuh adalah 2π radian,
sedangkan waktu menempuh sudut tersebut adalah T, maka secara matematik
hubungan ini dapat ditulis sebagai berikut :

9. T
T
π
ω
ωπ
2
2
=
=
T
T
1
=
Karena :
Maka : ω = 2πf
5.Harga Rata-rata dan Harga Efektif
Seperti diketahui bahwa arus bolak-balik tidak mempunyai harga yang konstan,
melainkan berubah berkala seiring dengan perubahan waktu. Sehingga dapat
dimengerti bahwa arus bolak-balik tersebut akan berbentuk gelombang. Salah satu
dari bentuk gelombang arus bolak-balik yang lazim dikenal adalah gelombang sinus,
seperti yang diperlihatkan pada gambar 2-9.
Harga tegangan e (v) di atas jelas berubah-ubah tergantung waktu t, sehingga harga
ini disebut dengan harga sesaat yaitu harga pada saat t tertentu. Sedangkan harga
pada saat tegangan mencapai harga tertinggi disebut harga maximum atau harga
puncak (peak value) atau disebut juga dengan amplitudo.
Disamping itu dikenal pula harga puncak ke puncak atau harga peak to peak, yaitu
harga dari maksimum positip ke maksimum negatif. Namun yang lebih banyak
dipergunakan dalam perhitungan-perhitungan adalah harga arus bolak-balik yang
dikenal dengan harga rata-rata dan harga efektif.

10. 5.1. HARGA RATA-RATA (AVERANGE VALUE)
Yang dimaksud dengan harga rata-rata arus bolak-balik adalah seperti
definisi berikut ini :
Harga rata-rata arus bolak-balik adalah harga arus bolak-balik yang
setara dengan suatu harga arus rata (arus dc) yang dalam waktu yang
sama dapat memindahkan sejumlah listrik yang sama.
Seperti yang diperlihatkan pada gambar 2-10 harga sesaat dari bentuk gelombang
sinus selama setengah perioda dirata-ratakan, dengan kata lain nilai sesaat garis
lengkung tersebut menjadi nilai rata-rata, dengan notasi Eav atau Iav. Sehingga
hubungan antara nilai maksimum Em, Im dan nilai rata-rata Eav, Iav sebagai berikut :
mavmav IIEE
ππ
2
,
2
==

11. 5.2. HARGA EFEKTIF (ROOT MEAN SQUARE VALUE)
Harga arus bolak-balik yang ekivalen dengan harga arus searah yang
didasarkan kepada ukuran tenaga dikenal sebagai harga efektif (harga
sesungguhnya dari arus bolak-balik). Dengan demikian harga efektif
arus bolak-balik dapat didefinisikan sebagai berikut:
Harga efektif arus bolak-balik adalah arus bolak-balik yang ekivalen
dengan sebuah harga arus searah yang dalam waktu yang sama
dapat menimbulkan sejumlah tenaga yang sama pada tahanan yang
sama
S dihubungkan pada posisi a (sumber tegangan DC) sehingga daya P (ω) yang
ditunjukan oleh watt meter adalah :
( )WRI
R
V
VIp 2
2
===
Selanjutnya, saklar S dihubungkan pada posisi b, maka daya P (W) yang ditunjukan
oleh watt meter merupakan daya yang dibutuhkan oleh tahanan R yang dihubungkan
dengan nilai sesaat tegangan v (V) dan dialiri nilai sesaat arus i (A), maka dengan p
(W) adalah :
2
2
Ri
R
V
vip ===

12. GARIS LENGKUNG P PADA GAMBAR 2-12 MERUPAKAN KWADRAT
DARI V, I.
Pada saat itu, daya P yang ditunjukan oleh watt meter adalah nilai rata-rata dengan
p, maka:
( ) ( )rataratanilaiRirataratanilai
R
V
P −=−= 2
2
sehingga :
2
22
2
22
vV
R
V
R
V
P
iI
RiRIP
=∴
==
=∴
==

13. HUBUNGAN ANTARA NILAI MAKSIMUM DAN
NILAI EFEKTIF SEBAGAI BERIKUT :
mm VVII
2
1
,
2
1
==